JP2015070055A - 回路部品の耐振固定構造を備えた回路組立体、および車両用電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】振動に対して固定部および接続端子の破損を防止することができる回路部品の固定構造を備えた回路組立体、および車両用電動圧縮機を提供すること。【解決手段】回路組立体２０は、基板２１と、基板２１に接続される回路部品４０と、基板２１および回路部品４０（コンデンサ）を共に収容する回路ケース３０とを備える。回路部品４０は、回路ケース３０内で基板２１に対向して配置される部品本体４２と、基板２１に直接的に固定される接続端子４１と、部品本体４２の周囲で回路ケース３０に固定される固定部４３１および固定部４４１と、を有する。基板２１に直交する方向Ｄにおいて、固定部４３１は、回路部品４０の重心Ｘにたいして基板２１側に位置し、固定部４４１は、重心Ｘに対して基板２１から離れる側に位置する。【選択図】図４

Description

本発明は、コンデンサ等の回路部品の耐振固定構造を備えた回路組立体、および回路部品を有する回路組立体を備えた車両用電動圧縮機に関する。

車両用の空気調和機を構成する電動圧縮機は、モータを駆動制御するための回路を担う回路組立体を備える。回路組立体は、各種の回路部品が接続される回路基板と、回路部品および回路基板を収容する回路ケースとを備える。回路ケースは、電動圧縮機のハウジングに固定される。
回路部品には、スイッチング素子やＩＣ（Integrated Circuit）チップ等の比較的小型のものと、ノイズカット用のコンデンサおよびコイル等の比較的大型のものとがある。
大型の回路部品を収容するケースは、回路基板を収容する回路ケースとは別に用意される（特許文献１）。
特許献１に記載された電動圧縮機では、圧縮機のハウジングにおける垂直方向の側面に回路ケースが設けられるとともに、ハウジングの水平方向の側面にコンデンサを収容するケースが設けられる。回路ケースから延びた電極に対して、コンデンサの接続端子が接続される。

特開２００４−１９５８６号公報

特に車両に設けられる回路部品は、エンジンの振動や路面振動などの影響を受ける厳しい振動環境下にある。
コンデンサ等の大型の回路部品は、ケースに固定されているが、周囲から伝わる振動により加振されると、ケースに固定される固定部や接続端子に大きな荷重が加わる。
それによる破損を回避するために、固定部や接続端子の剛性を上げたり、固定箇所を増やすことだけでなく、回路部品を固定する構造の抜本的な改善が要望される。
そこで、本発明は、振動に対して固定部および接続端子の破損を防止することができる回路部品の固定構造を備えた回路組立体、および車両用電動圧縮機を提供することを目的とする。

本発明の第１の回路組立体は、基板と、基板に接続される回路部品と、基板および回路部品を共に収容するケースと、を備える。
回路部品は、ケース内で基板に対向して配置される部品本体と、基板に直接的に固定される接続端子と、部品本体の周囲でケースに固定される第１固定部および第２固定部と、を有する。
そして、本発明は、基板に直交する方向において、第１固定部が、回路部品の重心に対して基板側に位置し、第２固定部が、重心に対して基板から離れる側に位置することを特徴とする。

本発明によれば、回路部品の重心の片側で回路部品が固定される場合と比べて、重心に対して作用する加振力を、重心の両側から第１固定部と第２固定部とでバランスよく受け持てる。そのため、振動による回路部品の変位、変形を抑えることができるので、厳しい振動環境下にあっても第１固定部、第２固定部、および接続端子の破損を防止することができる。

本発明の第１の回路組立体では、基板の面内方向において重心を通るように引いた直線の一方の側に、第１固定部が位置し、直線の他方の側に、第２固定部が位置することが好ましい。
そうすると、基板の面内方向においても、重心に対して作用する加振力を、重心の両側から第１固定部と第２固定部とでバランスよく受け持てるので、第１固定部、第２固定部、および接続端子の破損をより十分に防止することができる。

本発明の第２の回路組立体は、基板と、基板に接続される回路部品と、基板および回路部品を共に収容するケースと、を備える。
回路部品は、ケース内で基板に対向して配置される部品本体と、基板に直接的に固定される接続端子と、部品本体の周囲でケースに固定される２つ以上の固定部と、を有する。
そして、本発明は、接続端子および固定部を結んで得られる図形の内側に、回路部品の重心が位置することを特徴とする。

本発明によれば、重心の周囲に配置された固定部および接続端子により、回路部品の重心に対して作用する加振力をバランスよく受け持てる。
基板に直交する方向、基板の面内方向、その他のあらゆる方向において重心に加振力が作用しても、重心を図心とする図形の頂点である固定部および接続端子のいずれかに偏ることなく均等に、十分に加振力が負荷される。
したがって、固定部および接続端子の破損を確実に防止することができる。

本発明の第２の回路組立体において、接続端子を構成するプラス接続端子およびマイナス接続端子のうちの一方が、基板に直接的に固定される場合は、他方を固定部の一つとして用いることができる。

本発明の電動圧縮機は、上述の回路組立体と、回路組立体の回路動作により駆動されるモータと、モータから伝達される動力により流体を圧縮する圧縮機構と、を備え、車両に搭載されることを特徴とする。
上述の回路組立体を備えることにより、上述と同様の作用効果を享受することができる。

本発明によれば、振動に対して固定部および接続端子の破損を防止することができる回路部品の固定構造を備えた回路組立体、および車両用電動圧縮機を提供することができる。

第１実施形態に係る電動圧縮機の縦断面図である。 電動圧縮機の回路組立体を示す分解斜視図である。 電動圧縮機の回路組立体の平面図である。（基板を取り外した状態） （ａ）は、回路部品（コンデンサ）の斜視図である。（ｂ）は、回路部品（コンデンサ）の固定部の位置を示す模式図である。 （ａ）は、第２実施形態に係る回路部品の固定構造を模式的に示す図である。（ｂ）は、第２実施形態の変形例に係る回路部品の固定構造を模式的に示す図である。

以下、添付図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
図１に示す電動圧縮機１０は、車両に搭載される空気調和機に適用される。電動圧縮機１０は、モータ１１と、圧縮機構１２と、モータ１１および圧縮機構１２を収容するハウジング１３と、モータ１１を駆動制御する回路を担う回路組立体２０とを備える。

モータ１１は、ハウジング１３に固定されるステータ１１１と、ステータ１１１に対して回転されるロータ１１２とを備える。回路組立体２０によりステータ１１１に供給される三相交流によりロータ１１２が回転される。

圧縮機構１２は、ハウジング１３に固定される固定スクロール１２１と、固定スクロール１２１に対して公転旋回運動する旋回スクロール１２２とを備える。
旋回スクロール１２２は、ロータ１１２に固定されたシャフト１１３に対して偏心して結合される。

ハウジング１３は、シャフト１１３に沿った軸線を有する円筒状に形成される。ハウジング１３内の一端側にはモータ１１が配置され、他端側には圧縮機構１２が配置される。
ハウジング１３は、軸線が水平に向いた姿勢で、車両のエンジンに支持される。
ハウジング１３は、一端側に開口部１３０を有する。開口部１３０は、回路組立体２０の回路ケース３０により塞がれる。
開口部１３０の周縁と回路ケース３０との間が図示しないパッキンにより封止されることにより、ハウジング１３の内部が密閉される。

電動圧縮機１０は、次のように動作する。
回路組立体２０によりモータ１１のステータ１１１に通電し、モータ１１を駆動する。
また、図示しない冷媒回路からハウジング１３内に冷媒を導入する。
モータ１１の駆動力によりシャフト１１３が回転することで旋回スクロール１２２が旋回されると、固定スクロール１２１と旋回スクロール１２２との間の圧縮室に冷媒が吸入される。圧縮機構１２は、旋回スクロール１２２の旋回に伴う圧縮室の容積減少により冷媒を圧縮する。圧縮された冷媒は、外部の冷媒回路へと吐出される。

次に、回路組立体２０の構成について説明する。
回路組立体２０は、ハウジング１３に一体化される。
回路組立体２０は、図２および図３に示すように、各種の回路素子が設けられた基板２１と、基板２１に接続される複数の回路部品２２〜２５，４０と、基板２１および回路部品２２〜２５，４０を共に収容する回路ケース３０とを備える。
なお、図３では基板２１が取り外されている。

回路ケース３０は、回路ケース３０の内部をハウジング１３の内部に対して隔てる隔壁３１と、隔壁３１の周縁から立ち上がる周壁３２と、周壁３２の先端に取り付けられる図示しない蓋とを備える。
隔壁３１は、ハウジング１３の開口部１３０を塞ぐ。隔壁３１の内側（回路ケース３０内）には、基板２１や回路部品２２〜２５，４０を支持する複数のボス３３が設けられる。
周壁３２は、基板２１および回路部品２２〜２５，４０を包囲する。周壁３２の先端には、複数のボルト２７によって蓋が固定される。周壁３２の先端と蓋との間にはパッキンが挟み込まれる。
周壁３２の外側に設けられる複数の固定部２８により、回路ケース３０がハウジング１３にボルト２９で固定される。

基板２１は、モータ１１に供給する駆動信号を生成するためのスイッチング素子や、モータ１１を駆動制御するＩＣチップなどの回路素子を有する。基板２１の表裏両面に回路素子が配置される。基板２１には、図示しないバッテリから電力が供給される。
基板２１は、隔壁３１から突出するボス３３にボルトで固定される。

回路部品２２〜２５，４０は、基板２１に設けられる回路素子に比べてサイズ、質量が大きい。これらの回路部品２２〜２５，４０は、基板２１と隔壁３１との間のスペースに収まり良く配置され、隔壁３１から突出するボス３３にボルトで固定される。
回路部品２２は、スイッチング素子である。このスイッチング素子は、基板２１上の端子部に接続される。

回路部品２３，２４は、いずれもコイルであり、回路部品４０はコンデンサである。これらのコイルおよびコンデンサは、駆動信号からノイズを除去するために用いられる。
回路部品４０（コンデンサ）は、基板２１に対向する接続端子４１によって直接的に基板２１に固定される。
回路部品２５は、回路部品２３，２４，４０と、基板２１とを相互に電気的に接続するための電極である。回路部品２５（電極）は、回路部品２３，２４（コイル）を支持する。

本実施形態は、回路部品４０（コンデンサ）を回路ケース３０に固定する固定構造に特徴を有する。
図２および図４（ａ）に示すように、回路部品４０は、部品本体４２と、基板２１に固定される接続端子４１と、回路ケース３０に固定される２つの固定腕４３，４４とを備える。
部品本体４２は、電荷を蓄える蓄電部と、蓄電部を収容するケースとを有する。部品本体４２は略直方体状に形成される。
部品本体４２は、隔壁３１の所定領域Ｒに配置される。部品本体４２の所定の対向面４２Ａが基板２１に対向する。

接続端子４１は、部品本体４２の対向面４２Ａから突出するプラス接続端子４１１およびマイナス接続端子４１２からなる。プラス接続端子４１１およびマイナス接続端子４１２は、基板２１に設けられた図示しない端子部の窪みに差し込まれることで基板２１に直接的に固定される。

固定腕４３，４４は、対向面４２Ａに直交する部品本体４２の側面よりも外側に突出するように、部品本体４２に設けられる。
固定腕４３は、先端側に固定部４３１（第１固定部）を有する。
固定腕４４も、先端側に固定部４４１（第２固定部）を有する。固定部４３１，４４１は、部品本体４２の周囲に位置する。
固定部４３１にはボルト孔４３１Ａが形成される。
固定部４４１にはボルト孔４４１Ａが形成される。

固定部４３１は、上述した隔壁３１のボス３３の一つであるボス３３１（図２）に、ボルト孔４３１Ａに挿通されるボルトで固定される。
固定部４４１は、上述した隔壁３１のボス３３の一つであるボス３３２（図２）に、ボルト孔４４１Ａに挿通されるボルトで固定される。

本実施形態は、回路部品４０の耐振性を確保するため、固定部４３１，４４１の位置に特徴を有する。
固定部４３１，４４１の位置は、図４（ａ）および（ｂ）に示す回路部品４０の重心Ｘの位置に応じて定められる。
図４（ｂ）に示すように、固定部４３１は、基板２１に直交する方向Ｄにおいて、重心Ｘに対して基板２１側に位置する。
一方、固定部４４１は、基板２１に直交する方向Ｄにおいて、重心Ｘに対して基板２１から離れる側に位置する。

上記のように、基板２１に直交する方向Ｄにおいて固定部４３１，４４１の位置が相違することに加えて、固定部４３１，４４１は、図３に示すように、平面的な位置、換言すれば基板２１の面内方向における位置も相違する。
固定部４３１は、基板２１の面内方向において重心Ｘを通るように引いた直線Ｌの一方の側に位置する。固定部４４１は、直線Ｌの他方の側に位置する。

さて、回路組立体２０には、エンジン、モータ１１、圧縮機構１２、車両の車軸および操舵装置などの振動源から振動が伝わる。また、車両の走行により路面からも振動が伝わる。そのため、回路組立体２０に含まれる基板２１や回路部品が加振される。
このとき、大型で質量が大きく、かつ基板２１に直接的に固定される回路部品４０が振動すると、接続端子４１や固定部４３１，４４１に加わる負荷が大きいので、接続端子４１および固定部４３１，４４１の破損を未然に防止する必要性が高い。

このため、本実施形態では、上述のように重心Ｘに対して基板２１側に位置する固定部４３１と、重心Ｘに対して基板２１から離間する側に位置する固定部４４１とを回路部品４０に設けている。
そうすると、重心Ｘの片側で回路部品４０が固定される場合と比べて、重心Ｘに対して作用する加振力を、重心Ｘの両側から固定部４３１と固定部４４１とでバランスよく受け持てる。
同じことが、平面方向についても言える。固定部４３１，４４１が基板２１の面内方向において重心Ｘを通る直線Ｌの両側に位置することにより、重心Ｘに対して作用する加振力を、重心Ｘの両側から固定部４３１と固定部４４１とでバランスよく受け持てる。
そのため、振動による回路部品４０の変位、変形を抑えることができる。重心Ｘの両側に位置する固定部４３１，４４１により回路ケース３０に固定されることで、振動時の変形に対する回路部品４０の剛性が向上する。
以上により、厳しい振動環境下にあっても接続端子４１および固定部４３１，４４１の破損を防止することができる。

本実施形態において、固定部４３１，４４１に加えて第３の固定部を設けることもできる。
固定部の数を増やしたり、あるいは、固定部の剛性を向上させると、支持強度が高くなり、耐振性も向上する。
但し、本実施形態では、重心Ｘの両側に固定部４３１，４４１を配置することにより、固定部を増やしたり剛性を向上させたりしなくても、回路部品４０の十分な耐振性を確保することができる。

固定部４３１，４４１が重心Ｘの両側に位置する限り、固定腕４３，４４は任意に構成できる。重心Ｘから固定部４３１までの距離、重心Ｘから固定部４４１までの距離は、長いよりも短い方が振動時の変形を避けられるので、固定腕４３，４４の長さは短いことが好ましい。

回路組立体２０は、ハウジング１３の円筒状の側面に固定することもできる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
第２実施形態も、第１実施形態と同様、電動圧縮機１０のモータ１１を駆動制御する回路を担う回路組立体２０が備える回路部品４０の固定部の位置に関する。
以下、第１実施形態で説明した構成との相違点を中心に説明する。第１実施形態で説明した構成と同様の構成には同じ符号を付している。

第２実施形態では、回路部品４０に対する加振力をより十分に負荷するために、回路部品４０の重心Ｘの周囲に、固定部４３１，４４１および接続端子４１をバランスよく配置する。
そのために、本実施形態では、図５（ａ）に示すように、回路部品４０の重心Ｘに対して、固定部４３１と、固定部４４１と、接続端子４１とを結んで得られる図形（破線で示す三角形）の図心を一致させる。
なお、近接して配置されるプラス接続端子４１１およびマイナス接続端子４１２は、三角形の頂点の１つとみなしている。

本実施形態では、接続端子４１に回路部品４０を確実に支持させるために、接続端子４１の剛性を固定部４３１，４４１と同等に高めることが好ましい。

重心Ｘの周囲に配置された固定部４３１、固定部４４１、および接続端子４１により、回路部品４０の重心Ｘに対して作用する加振力をバランスよく受け持てる。
基板２１に直交する方向、基板２１の面内方向、その他のあらゆる方向において重心Ｘに作用する加振力は、重心Ｘを図心とする図形の頂点である固定部４３１、固定部４４１、および接続端子４１のいずれかに偏ることなく均等に、十分に負荷される。
本実施形態によれば、振動時の変形に対する剛性がより一層向上し、接続端子４１および固定部４３１，４４１の破損をより確実に防止することができる。

〔第２実施形態の変形例〕
図５（ｂ）は、第２実施形態の変形例を示す。
マイナス接続端子４１２は、部品本体４２の対向面４２Ａに位置する。このマイナス接続端子４１２は、基板２１に設けられた端子部の窪みに差し込まれることで基板２１に直接的に固定される。
一方、プラス接続端子４１１は、部品本体４２の一側面４２Ｂに位置する。このプラス接続端子４１１は、図示しないコネクタを介して基板２１に接続される。

本例では、回路部品４０を回路ケース３０に固定する固定部としてプラス接続端子４１１を利用する。固定部としてのプラス接続端子４１１は、回路ケース３０に設けられるボスにボルトで固定することができる。

プラス接続端子４１１を固定部として用いるため、固定部４３１，４４１のうち一方を省略できる。ここでは固定部４３１を省略して固定部４４１を残す。

プラス接続端子４１１、マイナス接続端子４１２、および固定部４４１を結ぶことで得られる三角形の図心は、回路部品４０の重心Ｘに一致する。
したがって、本例によっても、第２実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

第２実施形態および第２実施形態の変形例において、接続端子４１（プラス接続端子４１１、マイナス接続端子４１２）、固定部４３１，４４１がなす図形の図心は、回路部品４０の重心Ｘに完全に一致していなくてもよい。当該図形の図心が重心Ｘに対してシフトしていても、同様の作用効果が得られる。本発明においては、接続端子４１、固定部４３１，４４１がなす図形の内側に回路部品４０の重心Ｘが位置していれば、当該図心がシフトしていても、目的を達することができる。

第２実施形態および第２実施形態の変形例において、固定部の数を増やしたり、あるいは、固定部の剛性を向上させると、支持強度が高くなり、耐振性も向上する。
但し、第２実施形態および第２実施形態の変形例によれば、固定部、接続端子により形成される図形の内側に回路部品４０の重心Ｘが位置するように、当該図形の図心と重心Ｘとの位置を合わせることで、固定部を増やしたり剛性を向上させたりしなくても、回路部品４０の十分な耐振性を確保することができる。

上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
本発明の電動圧縮機が備える圧縮機構の種類や、モータの種類は問わない。
本発明の回路組立体が備える回路部品は、コンデンサに限らず、コイルや、他の電気素子・電子素子にも適用することができる。

１０ 電動圧縮機
１１ モータ
１２ 圧縮機構
１３ ハウジング
２０ 回路組立体
２１ 基板
２２〜２５ 回路部品
２７ ボルト
２８ 固定部
２９ ボルト
３０ 回路ケース
３１ 隔壁
３２ 周壁
３３ ボス
４０ 回路部品
４１ 接続端子
４２ 部品本体
４２Ａ 対向面
４２Ｂ 一側面
４３ 固定腕
４４ 固定腕
１１１ ステータ
１１２ ロータ
１１３ シャフト
１２１ 固定スクロール
１２２ 旋回スクロール
１３０ 開口部
２２１ ガラス端子
３３１ ボス
３３２ ボス
４１１ プラス接続端子
４１２ マイナス接続端子
４３１ 固定部（第１固定部）
４３１Ａ ボルト孔
４４１ 固定部（第２固定部）
４４１Ａ ボルト孔
Ｌ 直線
Ｘ 重心

Claims (5)

1. 基板と、
   前記基板に接続される回路部品と、
   前記基板および前記回路部品を共に収容するケースと、を備え、
   前記回路部品は、
   前記ケース内で前記基板に対向して配置される部品本体と、
   前記基板に直接的に固定される接続端子と、
   前記部品本体の周囲で前記ケースに固定される第１固定部および第２固定部と、を有し、
   前記基板に直交する方向において、前記第１固定部は、前記回路部品の重心に対して前記基板側に位置し、前記第２固定部は、前記重心に対して前記基板から離れる側に位置する、
   ことを特徴とする回路組立体。
2. 前記基板の面内方向において前記重心を通るように引いた直線の一方の側に、前記第１固定部が位置し、前記直線の他方の側に、前記第２固定部が位置する、
   請求項１に記載の回路組立体。
3. 基板と、
   前記基板に接続される回路部品と、
   前記基板および前記回路部品を共に収容するケースと、を備え、
   前記回路部品は、
   前記ケース内で前記基板に対向して配置される部品本体と、
   前記基板に直接的に固定される接続端子と、
   前記部品本体の周囲で前記ケースに固定される２つ以上の固定部と、を有し、
   前記接続端子および前記固定部を結んで得られる図形の内側に、前記回路部品の重心が位置する、
   ことを特徴とする回路組立体。
4. 前記接続端子を構成するプラス接続端子およびマイナス接続端子のうちの一方が、前記基板に直接的に固定され、他方が前記固定部の一つとして用いられる、
   請求項３に記載の回路組立体。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の回路組立体と、
   前記回路組立体の回路動作により駆動されるモータと、
   前記モータから伝達される動力により流体を圧縮する圧縮機構と、を備え、
   車両に搭載される、
   ことを特徴とする車両用電動圧縮機。

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